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导致电池不耐用的原因「电池才换了两个月就不耐用了」

时间:2022-12-26 19:35:13来源:搜狐

今天带来导致电池不耐用的原因「电池才换了两个月就不耐用了」,关于导致电池不耐用的原因「电池才换了两个月就不耐用了」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

大庆市交通运输局 周宝林

电池组在电力储存中发挥着巨大作用,具有不可替代的作用,特别是一些重要设备和设施,无法离开电池组这个极其重要的电源。

随着科技的进步,电池技术越来越先进,然而,一个现实问题却是我们不愿见到的,电池组的使用寿命远远达不到单块电池的使用寿命,甚至连1/2、1/3寿命都达不到,这是为什么?答案就是电池的一致性差异引起的。

造成电池一致性差异快速扩大的主要原因,是由于生产期间形成的微小一致性差异加上使用期间电池运行参数的剧烈变化叠加共同形成的。电池运行期间加剧电池衰减的最重要参数主要是环境温度、电池电压和充放电电流。其中以充放电电流、特别是剧烈的高倍率充放电流对电池的影响最大,高倍率充放电流不仅影响电池的电化学反应,还会严重影响内部电极、隔膜等物理结构的变化,偶尔和短时间的高倍率充放电对电池的衰减影响并不大,但频繁、持续和高频率的高倍率充放电则对电池的衰减影响非常大,这一点在纯电动汽车上的表现最为明显,特别是配置小容量电池的电动汽车。虽然电动汽车的动力电池都是按照高倍率充放电设计的,但是电动汽车的驱动电机都是大功率的,启动初期需要非常大的启动电流,对电池的影响非常大,长此以往,电池的衰减速度必然加快。

电池组中的每块电池都具有不同的衰减速度,所以就造成了电池组运行一段时间后一致性差变差的实际,一致性变差后,最差的电池首先失效,进而逐渐影响到其他电池,加速电池组的性能劣化,一块电池的损坏连带了整个电池组,如果不能及时有效处理,就会造成整个电池组的失效,不仅影响续航时间,还可能发生“热失控”故障,并引发电池组爆炸、火灾等事故。

解决电池组一致性变差的最好手段就是提前进行一致性主动干预,通过技术手段降低或阻止一致性差异的扩大。而要阻止一致性差异,迫切需要解决的是防止小容量电池的过充电和过放电,只有从根本上消除了过充电和过放电的风险,才能控制住一致性差异的扩大。

从理论和实践上看,能够解决一致性问题的最好方案就是进行电池均衡,通过电池均衡技术控制电池的充电限制电压和放电截止电压,防止电池进入极端状态。目前的电池均衡技术主要有两类,一类是被动均衡,仅在充电末期启动,通过电子开关控制放电电阻进行限流,均衡电流很小,一般只有0.1A左右,电能利用效率为零,作用有限;另一类主动式均衡,典型代表是转移时电池均衡技术,无论是均衡电流还是均衡效率都有明显提升,缺点是设备复杂,成本较高,实现难度较大。但由于节能,电能利用率高,是未来发展主流和方向。

大量实验和监测数据统计发现,均衡电流的大小和均衡效率的高低直接影响到电池组一致性控制的好坏。一些电池组虽然安装了BMS电池管理系统(内置电池均衡器),但是无法满足要求,一致性仍然较差,无法起到控制一致性问题的作用。电池组一致性差主要体现在三个阶段:一是电池组静止期的电压差过大;二是充电中后期的电压差快速拉大;三是放电中后期的电压差快速拉大。电压差的快速增大是电池组的一致性变差的主要表现。可以说,能控制住电压差,使其处于安全值以内也就控制住了一致性问题。而要控制住电压差,就必须要求均衡电流足够大,这一大小是相对的,与电池组的容量和充放电流的大小都有关系。最大支持均衡电流越大,就可以将电压差控制得越小,电池组的一致性就会越好,“落后”电池发生过充电和过放电的概率和可能性就越小。

以锂电池均衡器为例,目前,已知的电池组均衡器最大均衡电流通常在3A以内,连续均衡电流通常在1A左右,如果均衡电流再大,均衡器发热会比较严重,危及设备自身安全和电池组安全,这种大小的均衡电流只适合于电池组容量较小,充放电流不大并且一致性比较好的电池组,如果电池组的容量差异较大,即一致性较差,那么这么大的均衡电流是远远无法满足需要的。

随着人们对长续航纯电动汽车需求的增大,车用蓄电池的容量和串联数量越来越大,从延缓电池组续航里程衰减和电池组安全运行的角度出发,人们对电池均衡的需求越来越强烈;再比如,各种发电站(太阳能发电站、风能发电站)、储能电站、各种通讯基站等等,电池组的容量都非常巨大,传统的小功率电池均衡器是远远无法满足需要的,迫切需要一种支持大电流的转移式实时电池均衡技术。

面对技术需求,本文作者历经多年技术攻关,专门研究转移式实时电池均衡技术,特别是最新发明:一种具有双向同步整流功能的转移式实时电池均衡器(专利申请号:201710799424.2),将电池均衡技术实现了一次质的飞跃。实验样机最大支持均衡电流达到十几安培,是第一代技术的上百倍,最高均衡效率达到97%左右,可以说发生了翻天覆地的变化。这种技术通过电能转移的方式自动调节电池的工作电压和电流,充电时,自动降低小容量电池的充电电流,提高大容量电池的充电电流,实现高效率均衡充电;放电时,自动降低小容量电池的放电电流,提高大容量电池的放电电流,实现高效率均衡放电;静止期时,通过均衡电压实现电压均衡。以最新的最大连续15A左右均衡电流均衡技术实验样机为例,在均衡放电状态下,如果电池组的放电电流低于7A,甚至允许电池组内的个别电池〇容量,而不影响整个电池组的正常工作。这种双向同步整流电池均衡技术还有一个特点是,可以扩展,可以并联使用,以满足超大容量电池组均衡和安全运行的需要。

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